KR20110104069A - 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거탑 및 그 방법 - Google Patents

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티에리 까르타쥬
안드레아 살토
페드로 리베이로
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솔베이(소시에떼아노님)
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Abstract

가스를 이용하여 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거탑 및 탈거 방법에 관한 것으로, 탈거탑은 실질적으로 원통형의 벽(54)으로 이루어진 수직탑(10)을 포함하며, 수직탑(10)은 천공 수평 플레이트(20)들에 의해 일련의 중첩된 챔버들(11, 12, ..., 16, 17)로 분리되며, 각 챔버(11, 12, ..., 16, 17)는 시케인을 형성하도록 배치된 수 개의 수직 구획부들(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V)을 포함하고, 상부 챔버(17)는 하나 이상의 액상 매질 주입구(28)를 구비한다. 본 발명의 중요한 일 양상에 따르면, 상부 챔버(17)에는 액상 매질 수용영역(90)이 포함되어 상기 수용영역(90) 내 액상 매질의 탈기 조작을 수행할 수 있도록 구성된다.

Description

액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거탑 및 그 방법{STRIPPING COLUMN AND PROCESS FOR EXTRACTING A COMPONENT FROM A LIQUID MEDIUM}
본 발명은 가스를 이용하여 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거탑, 특히는 수성 중합체 슬러리로부터 단량체를 추출하는 탈거탑에 관한 것이다.
현탁중합은 폴리염화비닐(PVC)의 제조에 통상 사용되는 기법이다. 이러한 공지된 방법에 의하면, 비닐 단량체(염화비닐)를 수성 매질의 존재 하에서 중합시키고, 모든 염화비닐이 중합되기 전에 중합반응을 중단시킨다. 일반적으로, 단량체 함량의 80 내지 95%가 중합체로 전환되기 전에 중합반응을 중단시킨다. 그 결과 중합반응 이후에 회수한 폴리염화비닐의 수성 슬러리에는 제거해야 하는 잔류 비닐 단량체가 상당량 함유되어 있다.
특허문헌 EP 0 756 883에는 특히 이러한 폴리염화비닐 슬러리를 처리하여 상기 슬러리에 함유된 잔류 비닐 단량체를 슬러리로부터 제거하도록 설계된 장치가 기재되어 있다. 이 공지된 장치는 천공 수평 플레이트들이 중첩되어 있는 일련의 챔버들로 분리된 수직탑을 구비한다. 정제 대상 수성 슬러리를 약 50℃ 내지 100℃의 온도까지 예비가열한 후에 탑으로 투입하고 상승 가스 스트림으로 플러싱하여 슬러리에 함유되어 있는 비닐 단량체를 추출한다.
실제, 주로 고속 흐름의 경우에는, 탑 내 슬러리의 흐름에서 외란(disturbance)이 관찰된다. 이들 외란으로는 탑의 입구에서 탑의 벽들 상으로 슬러리를 분사시키는 동작이 특히 포함된다. 이들은 슬러리의 정제에 대한 수율에 부정적인 영향을 미치며, 플레이트들과 탑의 기타 다른 구성 부품들에 손상을 입히는 위험성을 제기한다. 이러한 외란을 극복하는 한 가지 수단은 탑 입구에서 저유량의 슬러리 및 저온에서 작업하는 것이겠으나, 이는 생산율을 손실을 일으킬 것이다.
그러므로, 수직탑에 유입되는 슬러리를 처리하기 위해 팽창되는 팽창 챔버를 제공함으로써 이러한 단점을 극복하고자 시도하였다. 이러한 압력 강하는 임의의 적합한 기술 수단에 의해 달성될 수 있는데, 특히 용이한 한 가지 수단은 슬러리를 큰 체적의 챔버 내로 유입시키는 것으로 이루어진다.
따라서, 예를 들어 US 6,375,793에는 직하(subjacent) 챔버들의 직경보다 큰 직경을 갖는 상부 챔버를 제공하는 것이 제안되었다. 이로써 상부 챔버는 더 큰 체적을 갖게 되고, 수성 슬러리는 팽창할 수 있게 된다. 그러나, 상부 챔버의 확장은 수직탑의 구성을 더 복잡하게 한다.
탈기 조작을 위한 다른 가능한 방법은 수직탑 내로 향한 입구의 상류측에 팽창 유닛을 마련하는 것이다. 이러한 팽창 유닛은, EP 1 296 747에 제안된 바와 같이, 하부가 수직탑에 연결되고 상부를 통해 가스가 배출되는 원통형 용기로 이루어질 수 있다. 이로써, 원통형 용기는 수성 슬러리가 수직탑에 도달하기 전에 팽창하도록 한다. 그러나, 이러한 외부 팽창 유닛 역시 더 큰 공간을 필요로 하며 더 많은 비용이 든다.
따라서 본 발명의 목적은, 위에 제안된 시스템들의 단점을 나타내지 않되, 액상 매질이 충분히 팽창하도록 허용하는 대안적 탈거탑을 제안하고자 함이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 가스를 이용하여 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거탑에 의해 달성되며, 상기 탈거탑은 실질적으로 원통형의 벽을 가진 수직탑으로 이루어지고, 수직탑은 천공 수평 플레이트들에 의해 일련의 중첩된 챔버들로 분리되며, 각 챔버는 시케인을 형성하도록 배치된 수 개의 수직 구획부들을 포함하고, 상부 챔버는 하나 이상의 액상 매질 주입구(inlet port)를 구비한다. 본 발명에 따르면, 상부 챔버에는 액상 매질 수용영역이 포함되어, 상기 수용영역에서 액상 매질의 탈기 조작을 수행할 수 있도록 구성된다.
그러므로 본 발명에 따른 수직탑은 상부 챔버의 수용영역에 있는 액상 매질이 충분히 팽창하도록 허용한다. 이러한 팽창이 상부 챔버의 수용영역에서 수행될 수 있으므로, 외부 팽창 유닛을 제공할 필요가 없다. 수용영역이 특히 탈기 조작용으로 구성되므로, 상부 챔버의 구성이 직하 챔버들과 현저하게 상이할 필요가 없다. 따라서 수직탑을 더 쉽고 더 적은 비용으로 구성할 수 있게 된다.
"성분(component)"이란 용어는 액상 매질 중에 존재하며 가스를 통해 액상 매질로부터 추출될 수 있는 임의의 성분을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 액상 매질 중에 존재하는 이러한 성분은 기상 화합물이거나, 또는 가스에 의한 추출 조작시 기상 화합물로 전환되는 액상 화합물일 수 있다. 이러한 성분의 예로는, 암모니아, 이산화탄소, (예를 들어, 염화비닐 같은) 단량체, 및 휘발성 유기 화합물을 언급할 수 있다. 상기 성분은 바람직하게 이산화탄소 또는 (염화비닐 같은) 단량체이며, 특히 바람직하게는 단량체이고, 매우 특히 바람직하게는 염화비닐이다.
"액상 매질"이란 표현은, 수성 또는 유기에 상관없이, 고체 입자들을 포함할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있는 모든 액상 매질을 의미하는 것으로 이해하면 된다. 액상 매질의 예로는, 고체 입자들을 포함하지 않는 용액과 고체 입자들을 포함하는 현탁액(슬러리라고도 알려져 있음)을 언급할 수 있다. 바람직하게 액상 매질은 고체 입자들로 충전되거나 또는 충전되지 않은 수성 액상 매질이며; 특히 바람직하게는 고체 입자들로 충전된 수성 액상 매질로, 예를 들면 현탁액 또는 슬러리이고; 매우 특히 바람직하게는 수성 중합체 슬러리이며, 실제 매우 특히 바람직하게는 실제로 폴리염화비닐의 수성 슬러리이다.
따라서, 수직탑은, 예를 들어, 탄산염/중탄산염 용액의 탈(중)탄산 반응용으로, 공정수 및 세척수로 재사용 가능한 폐수 등의 물 정화용으로, 또는 수성 중합체 슬러리로부터 단량체 추출용으로 사용가능하다. 바람직하게는, 수성 중합체 슬러리로부터 단량체 추출용으로, 특히 바람직하게는 폴리염화비닐 슬러리로부터 염화비닐을 추출하는 데 탑을 사용한다.
가스의 예로는, 스팀, 공기 및 비활성 가스를 언급할 수 있다. 스팀이 바람직하다.
바람직하게 상부 챔버는 직하 챔버들의 직경에 상응하는 직경을 가진다. 수직탑이 전체 높이를 넘는 원통형 외관을 가질 수 있다는 사실로 인해 수직탑의 구성이 단순화된다. 이렇게 단순화된 구성 덕분에 생산비가 절감된다.
일 구현예에 따르면, 수용영역은 하나 이상의 수직 구획부를 제거함으로써 형성된다. 하나의 수직 구획부를 제거하면 수용영역의 확대가 용이하게 달성된다. 수용영역의 확대는 탈기 조작 전용인 영역의 체적을 증가시키는 효과를 가지며, 이로 인해 수직탑 내의 탈기 효과를 증가시킨다.
바람직한 일 구현예에 따르면, 수용영역은 하나 이상의 수직 구획부를 변경함으로써 형성된다. 하나의 수직 구획부를 변경하는 것 역시 수용영역을 확대시킬 수 있게 한다. 수용영역의 확대는 탈기 조작 전용인 영역의 체적을 증가시키는 효과를 가지며, 이로 인해 수직탑 내의 탈기 효과를 증가시킨다. 하나의 수직 구획부를 변경시키는 것은 해당 수직 구획부의 적어도 일부를 보존할 수 있게 한다. 이는 수직 구획부가 수직탑의 하중-지지 구조의 일부일 경우에 특히 유리할 수 있다.
수용영역 내의 수직 구획부는 유리하게 나머지 수직 구획부들에 비해 더 낮은 높이를 가짐에 따라, 액상 매질이 구획부 양측면 모두에 분배된다.
바람직하게 수용영역 내의 수직 구획부는 그 하부 에지에 하나 이상의 개구가 형성됨에 따라, 액상 매질이 구획부 양측면 모두에 분배된다. 수직 구획부의 하부 에지에 형성된 이러한 개구는 천공 플레이트 상에 고형물이 축적되는 것을 또한 방지할 수 있게 한다.
바람직하게 천공 플레이트는 수용영역 내에 감소된 개수의 천공이 형성됨에 따라, 기화현상이 제한되고 발포현상의 영향이 약화된다.
바람직한 일 구현예에 따르면, 탈거탑에는 난류생성 수단이 구비되어, 수용영역 내에 액상 매질의 난류(turbulence)가 생성될 수 있게 한다. 액상 매질의 난류는 액상 매질의 탈기 조건을 향상시킨다. 난류생성 수단은 액상 매질의 흐름을 수용영역의 미리 정해진 구역으로 안내하는 굴곡부를 구비한 공급관으로 형성될 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 난류생성 수단은 상부 챔버 내로 향해 있는 액상 매질 입구의 하류측에 편향판으로 형성될 수 있다. 이러한 편향판은 상부 챔버로 유입되는 액상 매질 제트류의 흐름을 끝내며, 액상 매질을 수용영역의 미리 정해진 구역으로 안내하는 깔때기를 형성하는 부품을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 수직 구획부들은 유리하게 수직탑의 벽에 부착되며, 유리하게는 천공 플레이트들을 지지하도록 설계된다. 이러한 탈거탑에서는, 더 이상 천공 플레이트가 구획부를 지지하는 것이 아니라, 유리하게는 구획부가 천공 플레이트를 지지한다. 실제로, 이제 탈거탑의 하중-지지 구조는 유리하게 수직 구획부들 및 수직탑의 벽으로 형성된다. 이들 수직 구획부들은 수직탑의 벽에 직접 부착되어 유리하게는 처리 대상 액상 매질에 대한 시케인을 형성한다. 유리하게는, 수직 구획부들이 자신들의 하부 에지부에서 천공 플레이트를 지지하도록 형성되는 것이 바람직하다.
천공 플레이트는 유리하게 복수의 플레이트부로 형성되며, 플레이트부(plate section)는 바람직하게 두 수직 구획부들 사이의 거리 또는 수직 구획부와 수직탑의 벽 사이의 거리에 상응하는 폭을 가진다. 그러므로 천공 플레이트는 복수의 작은 구성 부품들로 분리되는 것이 유리하다. 이러한 플레이트부는 경량이며 가요성을 가지고 해당 위치로 조작하는 것이 용이하다. 플레이트부들을 사용하면 수용영역에 형성된 천공들의 개수를 줄이는 일이 용이해진다.
플레이트부의 두께는 유리하게 2 내지 8mm이고, 바람직하게는 약 4mm이다. 두께가 유리하게는 8mm 이하이고, 바람직하게는 6mm 이하이나, 유리하게는 2mm 이상이다. 따라서 천공 플레이트의 두께는 통상 10mm의 최소 두께를 갖는 종래 플레이트에 비해 더 얇다.
바람직하게 수직 구획부는 전도된 "T" 형상의 횡단면을 가지며, 하부 에지에는 수직 구획부의 양측 상에 연장되어 플레이트부들을 위한 지지체로서 작용하는 플랜지가 구비된다. 그러므로 수직 구획부들은 자신들 사이에 플레이트부를 수월하게 수용 및 지지할 수 있다. 플레이트부는 유리하게 수직 구획부의 플랜지 상에 안착되고, 바람직하게는, 예를 들어, 용접 또는 볼트 체결로 플랜지에 결합된다.
플레이트부의 천공들은 실질적으로 원통형인 것이 유리하다. 원통형의 천공들은 신속히 만들어질 수 있으며, 이로써 플레이트부가 신속하고 저비용으로 제조될 수 있다. 천공 플레이트 당 천공들의 개수를 고려해 볼 때 원통형의 천공들은 중요한 장점을 구성한다는 것을 주지해야 하는데, 이때 천공들의 개수는 m2 당 1500개, 심지어는 m2 당 2000개를 초과하여도 된다. 종래 기술에 따르면, 원뿔대에 의해 연결된 상이한 직경의 두 원통형 부분들의 경우에 천공들은 일반적으로 더 복잡한 형상을 가지게 된다. 플레이트의 상측에서 원통형 부분의 직경은 대략 1.2mm이고, 플레이트의 하측에서 원통형 부분의 직경은 대략 6mm이며; 원뿔의 각도는 120o보다 작고 천공 플레이트의 두께는 대략 12mm이다. 이러한 천공 제조 작업에는 하나의 특정 피어싱 공구 또는 별도의 두 피어싱 공구가 필요하다. 플레이트부의 두께가 얇다는 사실 때문에, 복잡한 형상의 천공들을 단순한 원통형의 천공들로 대체할 수 있다. 비록 원통형의 천공이 바람직할지라도 기타 다른 형상을 갖는 천공, 예를 들어 하향 또는 상향측 개구를 가지며 적어도 부분적으로 원뿔 형상을 갖는 천공이 제공되는 것을 배제하지는 않는다는 점을 주지하여야 한다.
수직탑의 벽은 유리하게 단일 부분으로 형성된다. 수직탑을 형성하기 위해 수 개의 구성 부품들을 조립하는 작업이 더 이상 필요하지 않다. 다양한 구성 부품들 사이의 클램프 및 밀봉재가 제외될 수 있다. 실제로, 탑 내부에 있어서 더 용이하게 교체가능한 수직 구획부들과 플레이트부에 의해 형성되는 하중-지지 구조 덕분에, 특히는 맨홀들의 존재로 인해, 여러 수평 플레이트에 접근하려고 탑을 분해할 필요는 없다.
수직 구획부들을 수직탑의 벽에 용접시키는 것이 바람직하다. 그러나, 예를 들어 볼트 같은 기타 수단에 의해 수직 구획부들을 수직탑의 벽에 부착시키는 방법을 배제하지 않는다.
각 수직 구획부는 유리하게 제1 단부 및 제2 단부를 포함하며, 제1 단부는 수직탑의 벽에 부착된다. 일 구현예에 따르면, 제2 단부는 수직탑의 벽으로부터 일정 거리 이격시켜 배치함으로써 액상 매질이 통과하는 개구를 형성한다. 바람직한 다른 일 구현예에 따르면, 제2 단부는 버팀대(strut)를 포함하는데, 이때 버팀대의 일측은 수직 구획부에 연결되고 타측은 수직탑의 벽에 연결되며, 버팀대는 수직 구획부를 통과하는 개구를 형성하도록 설계된다.
세정 시스템, 바람직하게는 고압 세정 시스템을 유리하게는 챔버 내에 설치함으로써 오버헤드에 위치한 플레이트부들의 하부면을 세척(clean)하도록 한다. 이러한 세정 시스템은 천공 플레이트와 동축을 이루는 분배링을 포함할 수 있으며, 이때 분배링은 노즐로부터 유출되는 제트류가 천공 플레이트의 전체 저면을 덮도록 위치된 복수의 고압 노즐을 포함한다. 추가 노즐을 제공하여 노즐의 제트류가 챔버의 포트홀(현창)을 겨냥하도록 함으로써 상기 포트홀의 세척 작업을 수행하도록 한다. 이러한 세정 시스템 덕분에 잔류물, 특히는 PVC의 잔류물이 천공 플레이트의 하부면에 부착되는 현상을 방지할 수 있다. 본 세정 시스템은, 다수의 대경(large-diameter) 홀을 가진 동심 원형 파이프들로 구성되어 있는 공지된 세정 시스템보다 개선된 성능을 가진다.
천공 플레이트는 유리하게 배출 영역을 포함하며, 배출영역에는 배출 개구가 마련되어 있어서 액상 매질이 한 챔버에서 직하 챔버로 흐를 수 있게 한다. 본 발명의 한 양상에 따르면, 격벽(barrier)을 배출 개구의 상향측에 위치시켜 챔버 내 액상 매질의 높이를 조절하도록 한다.
바람직하게는, 격벽이 수직 구획부 및/또는 수직탑의 벽에 탈착식으로 부착된다. 격벽은, 예를 들면, 수직 구획부 및/또는 벽에 볼트로 체결될 수 있다. 이로써, 격벽을 용이하게 분해할 수 있고 상이한 높이의 다른 격벽으로 교체가능함에 따라, 챔버 내 액상 매질의 높이를 쉽게 조절할 수 있다. 격벽의 하부에는 현탁상태로 있을 수 있는 고형물의 배수를 촉진하는 목적의 개구가 마련된다. 바람직하게, 격벽은 이러한 개구를 자신의 하부에 구비한다.
본 발명은 또한 가스를 이용하여 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거법, 특히는 본 발명에 따른 탈거탑을 이용하여 수성 중합체 슬러리로부터 단량체를 추출하는 탈거법에 관한 것이다.
본 발명의 기타 특성 및 특징들은 첨부된 도면들을 참조로 하여 실례로서 하기에 주어진 일부 유리한 구현예에 대한 상세 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 수직탑의 입면도이다.
도 2는 수직탑의 챔버에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수직 구획부의 제2 단부에 대한 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수직 구획부를 통한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 세정 시스템의 개략도이다.
도 6은 도 5에서의 세정 시스템에 대한 정면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 수직탑의 상부를 통한 횡단면도이다.
도 8은 도 7에서의 수직탑의 구획부에 대한 정면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 수직탑의 상부를 통한 부분 횡단면도이다.
이들 도면에서, 동일한 도면 번호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1에 예시된 장치는 수평 천공 플레이트(20)들에 의해 일련의 중첩된 챔버들(11, 12, ..., 16, 17)로 분리된 수직탑(10)을 포함한다. 도시된 수직탑(10)은 폴리염화비닐 슬러리로부터 잔류 염화비닐을 추출하는 탑이다. 수직탑(10)의 상부 챔버(17)는, 전체가 도면 번호 (22)로 표시된, 폴리염화비닐 슬러리 흡입 장치와 소통된다. 흡입 장치는 가열기(24), 슬러리를 가열기(24)에 유입시키는 관(pipe)(26), 및 히터(24)와 수직탑(10)의 상부 챔버(17) 사이에 공급관(주입구)(28)을 포함한다. 가스 흡입관(30)은 수직탑(10)의 하부 챔버(11) 내로 개방되고, 배출관(38)은 챔버(12)를 가열기(24)에 연결시킨다. 배기구(vent)(32)는 수직탑(10)의 최상부에 마련된다. 탑의 각 챔버에는 맨홀(73)들 및/또는 포트홀(86)들이 구비될 수 있다. 수직탑(10) 및 그의 작동에 관한 상세설명은 특허문헌 EP 0 756 883에서 찾아볼 수 있다.
특히 본 장치는 현탁액 중합반응 기법으로 수득되는 폴리염화비닐 슬러리의 처리에 적합하다. 이들 슬러리는 중합반응으로부터의 잔류물인 염화비닐로 오염되어 있다. 본 장치의 이러한 특정 용도에 있어서, 중합반응으로부터 유래된 폴리염화비닐 슬러리는 흡입관(26)을 통해 가열기(24)로 도입된다. 가열기(24)에서, 슬러리는 약 100℃의 온도까지 가열된다. 고온의 슬러리는 공급관(주입구)(28)을 통해 가열기(24)로부터 수직탑(10)의 상부 챔버(17)로 전달된다.
수직탑(10)의 상부 챔버(17)에서, 슬러리는 플레이트(20) 상에 적하하여 수직 구획부(34)들의 네트워크로 형성된 시케인에서 순환된 후에, 오버플로우(36)에 이르러 이를 통해 적하함으로써 수직탑(10)의 직하 챔버(16)의 플레이트(20)에 이르게 된다. 이러한 방식으로 슬러리는 서서히 수직탑(10)을 통해 챔버(12)로 하강된다. 수직탑(10)을 통해 최상단에서 최하부로 흐르는 동안에, 슬러리는 관(30)을 통해 탑저부로 투입된 가스의 상승 스트림으로 플러싱된다. 가스 스트림으로 슬러리를 플러싱한 결과, 슬러리 내에 존재하던 염화비닐이 추출되어 수직탑(10) 상부에 비말동반(entrain)된다. 염화비닐로 충전된 가스는 배기구(32)를 통해 수직탑(10)의 상부공간(headspace)으로부터 배출된다. 챔버(12)에 이르는 슬러리는 실질적으로 염화비닐을 함유하고 있지 않으며 고온이다. 슬러리는 배출관(38)을 통해 수직탑(10)으로부터 배출된 후 가열기(24)로 유입되며, 이 가열기에서 상기 유입된 슬러리의 현열은 관(26)을 통해 가열기로 도입되는 슬러리를 가열하는 데 사용된다. 가열기(24)에서 냉각된 슬러리는 추출관(40)을 통해 가열기에서 빠져나온다. 수직탑(10)에서 슬러리의 순환 및 처리에 관한 상세설명은 특허문헌 EP 0 756 883에서 찾아볼 수 있다.
특히 수직 구획부(34)들의 배치를 예시하는 도 2에 챔버, 예를 들어 챔버(16)를 더 상세히 도시하였다.
도 2는, 챔버(16)의 중심을 가로질러, 오버플로우(36)를 통해, 직상(superjacent) 챔버(17)로부터 유래되는 수성 슬러리를 공급받는 입구 영역(44)으로부터, 오버플로우(36')를 통해, 직하 챔버(15)로 수성 슬러리를 배출시키는 출구 영역(46)으로 가는, 수직평면(42)을 보여 준다. 이러한 수직평면(42)은 챔버(16)를 전반부(a first half)(48) 및 하반부(a second half)(50)으로 나눈다. 복수의 수직 구획부(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V)는 수직평면(42)에 대해 실질적으로 직각을 이루어 배치된다. 수직 구획부들(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V)은 수성 슬러리를 입구 영역(44)으로부터 출구 영역(46)으로 유도시키는 시케인을 형성하며; 일반적으로 화살표(52)로 표시한 수성 슬러리의 흐름은 챔버(16)의 가장자리 영역들에서만 제외하고 수직평면(42)에 대해 대체로 직각을 이룬다.
본 발명의 일 양상에 따라, 수직 구획부들(34)은 수직탑(10)의 벽(54)에 부착된다. 수직 구획부들(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V)은, 각 경우에, 챔버(16)의 전반 또는 하반부(48, 50)에서 교호로, 수직탑(10)의 벽(54)에 연결되는 제1 단부를 가진다. 따라서, 예를 들면, 수직 구획부(34II)는 챔버(16)의 전반부(48)에서 벽(54)에 연결되는 제1 단부(56)와, 챔버(16)의 하반부(50)에서의 제2 단부(58)를 포함한다. 각종 수직 구획부들(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V)은 서로 실질적으로 평행을 이루며 수직평면(42)에 대해 직각을 이룬다.
도 2에 예시된 바와 같이, 제2 단부(58)를 벽(54)으로부터 일정 거리 이격되어 배치함으로써 수성 슬러리가 통과되도록 할 수 있다. 다른 한편으로는, 바람직하게 제2 단부(58)를 벽(54)에 부착시키되, 수성 슬러리의 통과를 허용하는 개구가 제2 단부에 제공된다. 이러한 바람직한 구현예를 도 3에 예시하였으며, 이때 수직 구획부(34II)의 제2 단부(58)를 확대시켜 도시하였다. 수직 구획부(34II)와 벽(54) 사이에 버팀대(60)를 제공하여 제2 단부(58)가 벽(54)에 부착되도록 하는 한편, 수성 슬러리가 수직 구획부(34II)를 통해 통과하도록 개구(62)를 생성한다.
도 4는 상부 에지(66)와 하부 에지(68)를 갖는 수직부(64)를 포함하는, 전도된 "T" 형상의 수직 구획부(34II)를 통한 횡단면도를 보여 준다. 하부 에지(68)에는 수직부(64)의 양측 상에 연장되어 수평 천공 플레이트(20)를 위한 지지체로서 작용하는 플랜지(70)가 구비된다. 실제, 수평 천공 플레이트(20)는 복수의 플레이트부(72)들이 스트립 형태로 형성된 것이다. 플레이트부(72)의 두 개의 인접하는 수직 구획부들(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V), 각각 수직 구획부(34, 34V) 및 벽(54) 사이의 거리에 상응하는 폭을 가진다. 이들 플레이트부(72)는 수직 구획부의 플랜지(70)에 안착되고, 예를 들면, 용접 또는 볼트 체결로 플랜지에 결합된다. 플랜지(70)의 하부면(74)은 둥근 모서리들을 가짐으로써 천공 플레이트(20)의 하부면 상에 부착되는 지점들을 제한시킨다. 상기 해결책의 대안으로, 하부 에지에 플랜지가 마련된 수직부를 포함하는, 전도된 "T" 형상의 횡단면을 가진 수직 구획부를 제공하는 것을 배제하지 않으며, 이때 플랜지는 볼트 체결 또는 용접으로 플랜지에 부착되어 있는 플레이트부들을 하부면에 대해 수용하도록 구성된다. 그러나, 이러한 해결책은 두 플레이트부들 사이의 접합접들에서 천공 플레이트의 하부면에 중공을 생성시킨다. 다른 대안은 플랜지에 숄더부를 마련하고 플레이트부들에 해당 숄더부들을 마련하는 것으로, 이들 플레이트부는 숄더부에서 플랜지에 조립된다.
하중-지지 구조가 수지탑(10)의 벽(54)에 부착된 수직 구획부들(34, 34I, 34II, 34III, 34IV, 34V)에 의해 형성되기 때문에, 플레이트부(72)들의 강도는 수평형 천공 플레이트에 의해 형성된 하중-지지 구조를 갖는 공지된 장치들의 강도에 비해 약할 수 있다. 따라서, 플레이트부(72)의 두께는 2 내지 8mm일 수 있다. 이러한 플레이트부(72)는 일정한 가요성을 지니며, 이를테면 손상된 플레이트부를 교체하기 위해, 예를 들어 맨홀(73)을 통해, 해당 위치로 용이하게 조작될 수 있다. 이러한 교체 조작은 수직탑(10)의 내부로부터 수행되므로, 종래 기술에 따른 탑들의 경우에서와 같이 수직탑을 분해할 필요가 없다. 또한 이로부터 확실한 점은 수직탑(10)이 자신의 전체 높이를 덮는 하나의 벽으로 구성될 수 있다는 것, 다시 말해서 수 개의 구성 부품들을 조립하지 않고 구성될 수 있다는 것이다. 다양한 구성 부품들 사이의 클램프 및 밀봉재는 더 이상 필수 목적을 가지지 않으며, 이들 위치에서의 누출 문제점들도 방지된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 세정 시스템(76)을 수평 천공 플레이트(20) 바로 하부에 제공하여 상기 천공 플레이트(20)의 하부면(77)을 세척하도록 한다. 이러한 세정 시스템(76)을 도 5 및 도 6에 개략적으로 도시하였다. 본 발명에 따른 세정 시스템(76)은 천공 플레이트(20)와 동축을 이루는 분배링(78)을 포함하며, 상기 분배링(78)에는 천공 플레이트(20)의 하부면(77) 전체를 덮는 제트류를 유출시키도록 위치되는 복수의 노즐(80), 바람직하게는 고압 노즐들이 포함되어 있다. 만일 수직탑에 포트홀(86)들이 구비되어 있다면, 챔버(15)의 하나의 포트홀(86)을 겨냥하도록 위치되는 제트류를 방출시키는 추가 노즐(84)을 제공함으로써 상기 포트홀(86)의 세척 조작을 수행하도록 한다. 이러한 세정 시스템(76)은 다수의 홀을 가진 동심 원형 파이프들로 구성되어 있는 공지된 세정 시스템보다 개선된 성능을 가지지만, 제트류가 하부면(77) 전체에 균일하게 분사되지는 않는다.
격벽(88)(도 2)은 수성 슬러리가 한 챔버에서 다른 직하 챔버로 통과하도록 허용하는 오버플로우의 상류측에 일반적으로 제공된다. 격벽(88)의 높이는 천공 플레이트 상의 수성 슬러리의 높이를 정의한다. 본 발명의 일 양상에 따라, 격벽(88)이 수직 구획부(34) 및/또는 벽(54)에 볼트 체결됨에 따라, 수월하게 분해될 수 있고 상이한 높이의 다른 격벽으로 수월하게 대체될 수 있다. 따라서 천공 플레이트 상의 수성 슬러리의 높이를 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명의 중요한 일 양상에 따르면, 수직탑(10)은 가스-액체 분리가 가능하도록 탈기 영역을 포함한다. 따라서, 도 7에 예시된 바와 같이, 본 발명은 수직탑의 상부 챔버(17) 내에 수용영역(90)을 제시하며, 이때 챔버(17)는 직하 챔버들(11, 12, ..., 16)과 동일한 직경을 가진다. 수용영역(90)은 수성 슬러리의 탈기 조작이 가능하도록 구성된다. 수용영역(90)은 공급관(주입구)(28)으로부터 수성 슬러리를 공급받는 천공 플레이트의 일부를 확장시켜 형성할 수 있다. 이러한 수용영역의 확장은 상부 챔버(17)와 선택적으로는 하나 이상의 직하 챔버들의 제1 수직 구획부(92)를 제거하거나 변경시킴으로써 형성될 수 있다. 수직 구획부들이 플레이트부(72)들을 위한 하중-지지 구조를 형성하는 경우에는, 제1 수직 구획부(92)의 높이를 줄여 변경시키는 것이 유리하다. 제1 수직 구획부(92)는 도 8을 참조로 더 상세히 기술하기로 하며, 도 8은 도 7의 B-B 부분을 통한 횡단면도를 보여 준다. 수성 슬러리가 제1 수직 구획부(92)의 양측면에 분포되도록 복수의 통로(94)를 제1 수직 구획부(92)에 형성한다. 이들 통로(94)는 또한 수용영역(90) 내에 고형물이 축적되는 것을 감소시키는 역할을 한다.
발포현상의 영향을 줄이기 위해, 수용영역(90)에서의 플레이트부(72)들에 감소된 개수의 천공을 형성함으로써 가스의 사용으로 인한 단량체의 기화를 제한한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공급관(주입구)(28)은 상부 챔버(17) 내로 진입되어 있으며, 수성 슬러리의 흐름을 수용영역(90)에 안내하는 굴곡부(96)를 포함한다. 바람직하게, 공급관(주입구)(28)은 수용영역(90) 내에 수성 슬러리의 난류(turbulence)가 생성되도록 배치된다.
도 9에 도시된 다른 구현예에 따르면, 상부 챔버(17) 내로 향한 수성 슬러리의 입구의 하류측에 편향판(98)이 마련되어 있다. 편향판(98)은 공급관(주입구)(28)으로부터 상부 챔버(17)로 유입되는 수성 슬러리의 흐름을 끝내고 수성 슬러리를 수용영역(90) 내부로 안내하도록 설계된다. 이러한 목적을 위해, 편향판(98)은 깔때기(사이클론)을 형성하는 부분(100)을 포함하는데, 이 부분에는 또한 수용영역(90)에 도달하는 수성 슬러리의 난류를 생성시키는 수단이 포함되어 있다. 제1 수직 구획부(92)의 제거 또는 변경, 수성 슬러리의 난류 및 편향판(98)은 단독으로 또는 조합으로 채용가능한 요소들임을 주지해야 한다.

Claims (15)

  1. 실질적으로 원통형의 벽을 가진 수직탑을 포함하고, 수직탑은 천공 수평 플레이트들에 의해 일련의 중첩된 챔버들로 분리되며, 각 챔버는 시케인 (chicanes) 을 형성하도록 배치된 수 개의 수직 구획부들을 포함하고, 상부 챔버는 하나 이상의 액상 매질 주입구를 구비하는, 가스를 이용하여 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거탑에 있어서, 상부 챔버에는 액상 매질 수용영역이 포함되어 상기 수용영역에서 액상 매질의 탈기 조작을 수행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  2. 제1항에 있어서, 상부 챔버가 직하 챔버들의 직경에 상응하는 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수용영역은 하나 이상의 수직 구획부를 제거시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수용영역은 하나 이상의 수직 구획부를 변경시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  5. 제4항에 있어서, 수용영역 내 수직 구획부가 나머지 수직 구획부들에 비해 더 낮은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 수용영역 내 수직 구획부의 하부 에지에 하나 이상의 개구가 마련되는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 천공 플레이트는 수용영역 내에 감소된 개수의 천공을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 수용영역 내에 액상 매질의 난류를 생성할 수 있게 하는 난류생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 수직 구획부들이 수직탑의 벽에 부착되며 천공 플레이트들을 지지하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 천공 플레이트들이 복수의 플레이트부로 형성되는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  11. 제10항에 있어서, 플레이트부가 2 내지 8mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 수직 구획부는 전도된 "T" 형상의 횡단면을 가지며, 하부 에지에는 수직 구획부의 양측 상에 연장되어 플레이트부들을 위한 지지체로서 작용하는 플랜지가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 플레이트부의 천공이 본질적으로 원통형인 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 천공 플레이트는 배출 영역을 포함하며, 배출영역에는 배출 개구가 마련되어 있어서 액상 매질이 한 챔버에서 직하 챔버로 흐를 수 있게 하고, 배출 개구의 상향측에는 격벽이 위치되어 챔버 내 액상 매질의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 탈거탑.
  15. 가스를 이용하여 액상 매질로부터 성분을 추출하는 탈거 방법으로서, 상기 방법은 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 탈거탑을 이용하는 방법.
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